Grafen je již známý svou neuvěřitelnou pevností, přestože je tlustý jen jeden atom. Jak ho tedy lze ještě zesílit? Samozřejmě přeměnou na diamantové plátky. Výzkumníci v Jižní Koreji nyní vyvinuli novou metodu pro přeměnu grafenu na nejtenčí diamantové filmy, aniž by bylo nutné používat vysoký tlak.
Grafen, tuha a diamant jsou vyrobeny ze stejné látky – uhlíku – ale rozdíl mezi těmito materiály spočívá v uspořádání a vazbě atomů uhlíku. Grafen je vrstva uhlíku o tloušťce pouze jednoho atomu, která má mezi sebou silné horizontální vazby. Grafit se skládá z grafenových vrstev naskládaných na sobě, přičemž uvnitř každé vrstvy jsou silné vazby, ale mezi různými vrstevnatými vazbami jsou slabé. A v diamantu jsou atomy uhlíku mnohem silněji propojeny ve třech rozměrech, což vytváří neuvěřitelně tvrdý materiál.
Když se vazby mezi vrstvami grafenu posílí, může se z něj stát 2D forma diamantu známá jako diaman. Problém je, že to obvykle není snadné. Jeden způsob vyžaduje extrémně vysoké tlaky a jakmile je tento tlak odstraněn, materiál se vrátí zpět do grafenu. Jiné studie do grafenu přidaly atomy vodíku, ale to ztěžuje kontrolu vazeb.
Pro novou studii vědci z Institutu pro základní vědy (IBS) a Ulsanského národního institutu pro vědu a technologii (UNIST) nahradili vodík fluorem. Myšlenka spočívá v tom, že vystavením dvojvrstvého grafenu fluoru se obě vrstvy sblíží k sobě a vytvoří se mezi nimi silnější vazby.
Tým začal vytvořením dvojvrstvého grafenu osvědčenou metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD) na substrátu vyrobeném z mědi a niklu. Poté grafen vystavili parám difluoridu xenonu. Fluor v této směsi se ulpívá na atomech uhlíku, posiluje vazby mezi vrstvami grafenu a vytváří ultratenkou vrstvu fluorovaného diamantu, známého jako F-diaman.
Nový proces je mnohem jednodušší než jiné, což by mělo usnadnit jeho rozšíření. Ultratenké diamantové destičky by mohly vést k výrobě silnějších, menších a flexibilnějších elektronických součástek, zejména jako polovodič s velkou mezerou.
„Tato jednoduchá metoda fluorace funguje při teplotě blízké pokojové a za nízkého tlaku bez použití plazmy nebo jakýchkoli mechanismů aktivace plynu, a tím snižuje možnost vzniku defektů,“ říká Pavel V. Bakharev, první autor studie.
Čas zveřejnění: 24. dubna 2020